SPCE061A在语音环境湿度测量仪的应用

图 2.3 HS1101参数图

2、特性曲线

如图 2.4。测量温度Tα=25℃，测量时HS1101工作频率为10KHz。

图 2.4 HS1101特性曲线

2.3 硬件电路

2.3.1 SPCE061A最小系统

本方案使用SPCE061A精简开发板（61板）作为单片机最小系统。61板包括SPCE061A芯片及其外围的基本模块，外围模块包括：晶振输入模块（OSC）、锁相环外围电路（PLL）、复位电路（RESET）、指示灯（LED）等，如下图所示。

图 2.5 SPCE061A最小系统

2.3.2 电容式湿度传感器HS1101电路模块

由于湿度传感器HS1101是电容式的，所以要想办法测量得到它的电容，利用单片机没有办法直接读到，但是利用SPCE061A的Feedback功能可以测得HS1101所在RC电路的工作频率，这样就可以计算得到它的电容。

为了减小误差，利用一个固定电容和一个电阻构成另一个Feedback电路，作为湿度传感器HS1101的基准。

如图 2.6：根据图 2.3中的参数，为了使湿度传感器HS1101的工作频率尽量接近10KHz，选择一个620KΩ的电阻和HS1101形成Feedback1；390pF的电容作为基准，和另外一个620KΩ电阻形成Feedback2。

图 2.6 电容式湿度传感器电路模块电路

2.3.3 按键电路

本系统直接使用SPCE061A精简开发板上的按键，61板上按键电路如图 2.7。

图 2.7 61板按键电路

3 系统软件设计

本方案的软件系统包括下面模块：

按键扫描：扫描按键，判断是否有键按下，在Key.c文件中实现；
湿度测量：端口初始化，测量湿度并返回湿度值，在Hum_Measure.c文件中实现；
语音播放任意数字：播放任意的整数，本系统中用来播放湿度值，在PlayVoice.c文件中实现；
中断服务：语音播放中断服务程序和IRQ2中断读计数值程序，在isr.asm文件中定义。

3.1 各模块程序说明

3.1.1 主程序

主程序流程如图 3.1：调用按键扫描程序读取键值，如果是KEY1键按下则启动测量，调用湿度测量函数测量湿度，并根据测量结果进行相应播放；如果不是KEY1键按下，返回继续扫描按键。

注意：在每次测量前都会关断快速中断FIQ，这是因为在测量过程中用到了定时/计数器TimerA，而在语音播放时打开了FIQ中断，所以在测量前需先关闭，以免在测量过程中CPU一直相应FIQ中断，造成不必要的麻烦。

图 3.1 主程序流程图

3.1.2 按键扫描模块

本系统中只用到了一个按键--61板上的KEY1键，这个键和IOA0连接。按键扫描程序流程如图 3.2所示。利用延时去抖的方法，先取一次端口数据，延时一段时间，一般延时几十ms即可，再取一次端口数据，如果二者相同，说明取到了正确的键值。

图 3.2 按键扫描程序流程图

3.1.3 湿度测量程序流程图

湿度测量程序流程如图 3.3，为了减少误差，确保测量的正确性，测量四次，去掉一个最高值和一个最低值，如果中间两个数相差不大于10，则中间两个数的平均值就是测量的最终数据，程序中这个数据为TimerA的计数值。

由于用Feedback功能测量传感器的电容，如图 2.6。事实上利用Feedback功能直接能测到传感器工作的频率，根据这个频率来才能计算传感器的电容值。

测量传感器工作频率的方法：利用TimeB作为定时器，TimeA作为计数器；根据TimeB定时时间内TimeA计数的个数来测得传感器的工作频率。

图 3.3 湿度测量程序流程图

3.1.4 语音播放任意整数数据程序

语音播放任意三位整数程序流程如图 3.4。这个程序可以定义形式参数来传递任意三位数。先计算这个数据的百、十、个位，再分别进行播放，播放的流程如下：

图 3.4 语音播放任意三位数流程图

3.1.5 中断服务程序流程图

FIQ的中断服务程序如图 3.5。FIQ中断服务程序主要功能是调用F_FIQ_Service_SACM_S480函数解码并输出。

IRQ2中断服务程序如图 3.6。IRQ2中断服务程序有两个功能：一是保存TimerA的计数值；二是为了配合湿度测量函数，设置定时时间溢出标志，如果进入这个中断服务程序，说明定时溢出。

图 3.6 IRQ2中断服务程序流程图

4 结语

湿度测量本身比温度测量复杂的多，主要是由于湿度受温度、大气压的影响。对于电容式湿度传感器来说，更是难上加难，因为测量电容本身也是一个非常复杂的过程。SPCE061A的Feedback功能给这种测量提供了很大的方便，利用固定电阻和电容式湿度传感器形成RC振荡电路，接在Feedback的输入和输出端，这样通过测量频率，很容易就能得到电容式湿度传感器的电容，根据标定值就可以得到测量湿度。